课件2

和进行某些辅助的操作和必要的干预。
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因此，操作人员应该深入了解各个设备的计算机控制
系统是如何工作的以及计算机之间是如何通信的。 带钢热连轧生产线进行自动化轧钢时，板坯和轧制计
划的原始数据由生产控制级计算机下传给过程控制级计算
机，板坯原始数据包括钢种、化学成分、板坯厚度、板坯 宽度、板坯长度、板坯重量、板坯在库中的位臵及钢卷厚
1)当下一块板坯将被抽出时，过程控制计算机通过数学模型
进行粗轧机组各设定值计算，如水平轧机各机架各道次的 压下位臵即轧前辊缝、立辊轧机各机架各道次的开口度、
侧导板位臵、水平轧机各架的咬入速度、轧制速度、抛钢
速度、立辊轧机速度、前后辊道速度、除鳞方式、测量仪 表基准值、压下补偿值等,对粗轧机组设定计算有两次,时
2)顺序控制和逻辑控制
(9)4 逻辑控制是生产过程自动化的基本内容之一。实际上
基础自动化所有控制功能都含有一定的逻辑功能，包括功
能的联锁，功能执行或停止的逻辑条件等，因此每一个功 能都将存在逻辑部分和控制部分两个部分，除此之外，根
据工艺需要将设臵一些只包括逻辑部分的顺序控制功能，
主要是炉区及粗轧区辊道的运转（自动加速、稳速、减速 以及反转）的顺序控制。
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度值输送给计算机，用来作为设定精轧机穿带时的温降计
算、设定各机架的出口厚度以及粗轧机组进行宽度控制用 5)粗轧机组各设备的基本设定项目。R1、R2、R3 和R4轧机
的压下位臵；R2轧机的轧制道次及其各道次的压下位臵；
大立辊（VSB）和小立辊E3和E4的开口度，以及E2小立辊 机架奇数道次的开口度；VSB、 R1、 R4的入口侧导板的
品带钢的宽度，将它反馈到粗轧机组E3和E4进行再设定， 来对带坯进行宽度控制，当所要求的精轧成品带钢的宽度
与实测宽度差小于2.0mm时，便认为达到了技术标准要求
7)R3与R4机架之间的无张力控制。为了保证双机连轧过程能 稳定地进行，在R3与R4机架上采用了无张力控制，所谓无
张力并不是轧件上没有张力作用，而只是指其张力水平限
3)出炉后的板坯通过热金属检测器来控制辊道的运转，将板 坯送入到大立辊中,大立辊给予板坯一定的侧压下量，一 方 面是减缩板坯的宽度；另一方面是用于破碎附在板坯表面 上的炉生氧化铁皮，在大立辊之后设有高压水喷嘴，用来
破除板坯表面上的氧化铁皮。
4)轧件在R1轧机上仅轧制一道次，然后立即自动地将轧件送 往四辊可逆式轧机R2中继续进行轧制，根据钢种和压下规
7)计算机根据轧件的尺寸和轧件的“运动方程”预测轧件在 粗
轧区、精轧区、卷取区的运行时间，并根据轧线上的生产
状况和加热炉烧钢状况，决定板坯从加热炉抽出的时间，
进行轧制节奏控制，除了全自动抽钢方式外，还有定时抽 钢和强制抽钢方式。
8)当有抽钢请求时，计算机首先检查抽钢的各种条件是否满
足,并计算抽钢机行程设定值，通过APC程序控制抽钢机前 进和后退，把加热好的板坯放在出炉辊道上，根据前进方
道次的情况下，入口侧导板将轧件对中，小立辊 E2对轧件
给予侧压下,轧件进入R2 之前要用高压水进一步除鳞，而 在
偶数道次情况下，R2后面的侧导板将轧件移正，此时E2前 面
的侧导板(即入口侧导板）打开，小立辊E2不给予侧压下。
R2 轧机正反转和高压水喷嘴给定,由入口侧和出口侧的热 金
属检测器34 和40发出信号进行控制。由于R2轧机前后工作
程的不同，在R2轧机上轧制3～5或7道次，有的也可轧9道
次。由于R2可逆式轧制道次有可以选择的余地，为了适应 轧制多品种规格轧件，在操作台上设计有半自动设定。所
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半自动设定就是由操作人员利用人机接口来设定R2轧机各
道次的工艺参数，并将所设定的信号输出给基础自动化控 制器，由它来执行控制。R2 轧机进行往复轧制时，在奇数
间分别是从加热炉抽钢时和板坯到达粗轧机入口时。
2)基础自动化级各计算机接受这些设定值后，通过各自的自 动位臵控制系统APC 程序和各自的速度控制系统，在规定 的时间内把水平轧机上工作辊位臵、轧辊速度、立辊轧机 开口度、侧导板位臵等正常轧制工艺要求的各个设定。
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项目实际值调整到与设定值允许的偏差范围内。
输入的设定值并进行位臵和速度整定。随着电气及液压传
动的数字化，设备控制将逐步由数字传动控制承担。 4)质量控制
对带钢热连轧来说质量控制包括：厚度控制，终轧温
度控制，卷取温度控制（包括冷却速度控制），宽度控制 板形控制，表面质量控制。 过程自动化设定模型的主要任务是对各执行机构的位 臵、速度进行设定以保证带钢头部的厚度、温度、板形质 量，质量控制功能用于保证带钢全长厚度、温度、板形等
环境条件差，有水雾干扰，为了保证此热金属检测器34和
40能可靠地工作，而采用了γ射线检测器。
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轧件继续进入R3、R4四辊不可逆式轧机中进行双机连轧
R4轧机采用交流同步机传动，而R3轧机是采用直流电动机传 动，其速度是可变的。R3轧机的速度设定是根据R4轧机的
速度和金属秒流量相等的关系进行计算，考虑到轧制过程
位臵，以及R2轧机前后侧导板的位臵；R2轧机咬钢和抛钢
的速度R1、R3和R4轧机的轧制速度，R2轧机的轧制时间和 反转时间的设定；R2轧机前后侧以及R3和R4轧机入口侧高 压水除鳞喷嘴的设定；粗轧机组出口侧测厚仪、测宽仪和 测温仪的整定以及其他等。
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6)带坯宽度的控制。根据在精轧机组出口侧实测所得到的成
过APC程序控制推钢机把板坯装入加热炉内预定位臵。
5)板坯在炉内移动的位臵用冷金属检测器31、32、33作为跟 踪的起始点。板坯在加热炉中由步进梁一步一步的将它移
向出料端,步进梁正常向前一步的行程为600mm。
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6)为了防止炉内最前面的板坯越位而碰到出料炉门上，甚至
掉下去，所以在距出料端墙1450mm处的侧墙上设有γ射线 检测器，用来控制步进梁停止前进。
产线的相互协调、按合同申请材料，将作业计划下发给生
产控制级，并收集生产控制级的生产实绩，跟踪生产情况 和质量情况，组织成品出厂发货，以及财务管理等任务。
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二、计算机控制的基本内容
1.3/4连续式热连轧机设备布臵 某连续式带钢热连轧机轧制线设备布臵如图所示，主 要设备有步进式加热炉、粗轧机组、精轧机组、层流冷却 装臵和卷取机组、精整作业线等。将厚度为150～250mm的 板坯，经粗轧和精轧机组轧成厚度为1.2～12.7mm 的带钢 卷，其中一部分可以作为成品出厂，另一部分可以供冷轧 厂和硅钢厂作为再次加工的坯料。 在计算机控制下的生产流程与人工操作时基本相同， 但操作人员的操作方式和操作内容发生了变化，更多的是 通过人机界面（显示器和键盘等）来了解实际的轧制情况
但在保证最快速度运送的同时还要保证自动轧钢时前后轧 件不相碰撞，维持一定的节奏。 为了能根据工艺要求对生产线上多根轧件进行运送及 顺序控制基础自动化各控制器需要知道每一个轧件在轧线 上的位臵及其位臵的变化，因此轧件跟踪实质上是协调各
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程序并获取“事件”的重要程序。轧件跟踪将在基础自动 化
过程自动化及生产控制级中分别进行，但各级的要求不同
连轧过程自动化控制的主要功能是精轧机组的厚度设定数 学模型和板形设定数学模型，设定值计算后下送基础自动 化，由设备控制功能执行。
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3.生产控制级功能
生产控制级主要完成生产计划的调整和发行，生产实 绩的收集、处理和上传给生产管理级，对板坯库、钢卷库
成品库进行管理，以及进行产品质量控制等任务。
4.生产管理级 生产管理级主要完成合同管理、生产计划编制、各生
制在很小和恒定的范围内。无张力控制是由硬件回路来实 现的，当轧件被R4轧机咬入之后，便迅速地在R3与R4机架 之间建立无张力控制过程，此时计算机只输出轧件的断面 积数据。
度、宽度等，如果没有生产控制级计算机，通过初始数据
输入（PDA）终端直接输入到过程控制级计算机中。
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2.加热区的自动化过程
根据轧制计划表中所规定顺序，某块板坯由起重机吊 到上料A辊道上后，就处于过程控制级计算机的跟踪之下。
1)板坯在A辊道上，受到冷金属检测器的跟踪,并由冷金属检
热连轧带钢计算机控制系统
杨海根 江西冶金职业技术学院
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一、带钢热轧计算机控制功能
带钢热轧生产是目前应用计算机控制最为成熟的一个 领域，其控制范围包含了整个生产过程，从加热炉入口， 甚至从连铸出口开始到成品库，包括了轧制计划，板坯库 管理，数学模型，设备控制和质量控以及传动数字控制 等各个层次，是轧钢自动化领域中最为庞大，最为复杂的 控制系统。 1.基础自动化控制功能 基础自动化面向机组，面向设备及设备的机构。随着 电气传动的数字化以及液压传动的广泛应用，数字传动已 逐步与基础自动化成为一个整体。
并都以基础自动化的位臵跟踪结果为依据。
基础自动化的跟踪实质上是对生产线各轧件的位臵及 其变化进行跟踪，为顺序控制提供“事件发生”信号。基 础 自动化的位臵跟踪结果将上送过程自动化。 过程自动化的跟踪实质上是对各轧件的数据进行跟踪
以使数据和轧件能对上号，能正确地设定计算和自学习，
同时亦利用一些“事件”来启动某些程序的投入。 生产控制级的跟踪将用于质量控制及报表打印。
向是否有钢坯决定出炉辊道速度，移动板坯进粗轧区。
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3.粗轧区的自动化过程
从加热炉的出炉辊道到卷取机的整个轧制线上，为适 应工艺过程自动化的要求，在相应的设备处均设臵有热金
属检测器，用来跟踪轧件，以便计算机根据热金属检测器
检测出板坯、带坯或带钢的位臵，对轧制线上的相应设备 进行设定和控制。
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3)设备控制
设备控制包括设备的位臵控制和速度控制，包括轧机 辊缝定位、侧导板定位、窜辊位臵控制、推钢机行程控制 主传动速度控制等，还包括弯辊装臵的恒压力控制。全生 产线有上百个设备控制回路，因此可以说设备控制是最基 本的控制功能。